發泡劑及泡沫混凝土研究綜述

劉雪麗　焦雙健　王振超

摘要：綜述了發泡劑的分類、發泡劑在各個領域的應用，并概括了泡沫混凝土的研究現狀，同時簡要論述了泡沫混凝土在發展過程中存在問題和解決方法，最后對泡沫混凝土今后的發展進行了展望。

關鍵詞：發泡劑；泡沫混凝土；應用領域；發展現狀

0引言

制備高性能的混凝土一直以來都是我們工作的重中之重。泡沫混凝土就是普通混凝土改進的一種，傳統的混凝土自重較大，在混凝土中加入泡沫，可形成輕質高強、保溫隔熱性能良好的泡沫混凝土。

1混凝土發泡劑的分類

泡沫混凝土發泡劑的種類繁多，目前，發泡劑主要有兩種，物理發泡劑和化學發泡劑。

1.1物理發泡劑

松香類、合成表面活性劑、蛋白類和復合型4類是物理發泡劑的主要種類。發泡劑是制備高性能泡沫混凝土的核心因素，故發泡劑的好壞決定了泡沫混凝土的質量。

①松香類發泡劑。松香類發泡劑主要有兩種，松香皂和松香熱聚物類。松香皂是經過皂化反應制得的，它的制造成本較低，容易制得，但是發泡倍率低，發泡出來的泡沫穩定性低。

②合成表面活性劑類發泡劑。這類發泡劑是一種優良試劑，由于表面活性離子性質的不同，可分為陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性離子型。陰離子表面活性劑，由于其發泡倍數高、發泡速率也高，故廣受青睞。

③蛋白類發泡劑。植物蛋白發泡劑和動物蛋白發泡劑是蛋白類發泡劑的兩種。目前，國內外比較認可的是動物蛋白發泡劑。動物蛋白類發泡劑產生的泡沫非常穩定，同時具有較厚的泡壁和較高的發泡倍率，它完全消泡的時間大于24小時。但是這種蛋白類發泡劑很容易受到外界因素影響。

④復合型發泡劑。它是由多種組分復合而成，蛋白質與表面活性劑復合而成的復合型發泡劑，解決了單一組分發泡性能不佳的問題。與前面3種起泡劑相比，復合型發泡劑具有明顯的優勢。

1.2化學發泡劑

化學發泡劑是通過物質發生化學反應而釋放出新的氣體產生泡沫。化學發泡劑與物理發泡劑相比最突出的特點是不需要借助發泡機，通過自身與材料的反應就能達到發泡的目的。這種發泡方法方便、快捷，對與配制低密度、吸水率性能優良的泡沫混凝土有較大的優勢。缺點是氣泡穩定性差，若不是借助水泥等材料的水化產物作為基材便不能存在。且氣泡泡徑大小也會隨各種條件不同而變化，難以控制。

2發泡劑的應用

發泡劑以其特殊的結構、優異的性能，廣泛的應用于塑料橡膠、驅油采礦和建材領域，并起著日益重要的作用。

2.1發泡劑在塑料橡膠中的應用

目前，發泡劑在塑料橡膠行業中扮演著日益重要的角色，已成為塑料橡膠生產不可缺少的原料。這主要取決于發泡劑特殊的結構，發泡劑經過一定的發泡工藝可以產生大量的氣體，這些氣體在塑料和橡膠內形成多孔結構，滿足了橡膠制品質量輕、隔熱性、隔音性和機械阻尼性較好的要求。

2.2發泡劑在驅油采礦領域中的應用

發泡劑在驅油采礦方面也占有一席之地，在地質條件比較復雜的地區，發泡劑以其低密度、高彈性的特點顯示了較大的優勢。在石油開采方面，泡沫鉆井技術的使用不但對油氣的采取率有很大的提高，而且還有效降低了開采過程中對油氣層的污染。

2。3發泡劑在公路輕質回填土中應用

將發泡劑加入土中之后的輕質土具有自流平特性，這種高流動性的輕質土便具有了良好的可泵性，通過泵送可以將其填進較為狹小的空間，這樣便可避免常規填料不飽滿的缺陷。當其用于公路橋臺背路基回填時，可以很好地解決軟基路段由于預壓不充分造成的工后沉降、橋頭跳車等問題。

2.4發泡劑在砌塊及各種輕質板材中應用

框架結構是目前我國建筑結構中應用最多的結構形式，而填充墻主要使用砌塊。加入發泡劑的填充砌塊，以其輕質、保溫隔熱、防潮隔音的物理性能，表現出較大的優勢并得到廣泛的應用。在南方主要用于隔熱層使用，北方主要用于墻體保溫，高低溫的地方均可以使用，最大特點是使用發泡劑后砌塊隔熱保溫特長。

2.5發泡劑在泡沫混凝土中應用

將發泡劑加入混凝土中，形成輕質高強的泡沫混凝土。由于泡沫混凝土內部孔隙較多，節約了水泥用量并且降低了自身重量，從而達到了降低能耗、保護環境的目的。發泡劑在我國開始應用始于建筑節能政策的推廣，并且首先用于輕質隔墻板和泡沫混凝土，并在研究使用的過程中形成了自己的技術體系。

3泡沫混凝土的研究現狀

3.1泡沫混凝土在國外的研究現狀

國外對泡沫混凝土的研究較早，人類第一次使用泡沫混凝土是在5000多年前的古埃及。對泡沫混凝土的研究早期在歐洲，Hofman將鹽酸與碳酸鈉混合使其反應生成氣體加入混凝土中制作出了泡沫混凝土。Jenny L.Hitch等研究了美國地區的應用于外墻保溫工程和地面保溫工程的泡沫混凝土。美國的Yamads等在油田固井方面引入泡沫混凝土的使用，將泡沫混凝土的應用向其他領域擴展。英國鄧M.R.Jones和A.McCarthy通過在泡沫混凝土中摻入低石灰煤灰的方法，提高了泡沫混凝土抗壓強度和抵抗變形能力。目前，泡沫混凝土在全球的應用越來越廣泛，在民用、工業、軍事等20多個領域都有涉及。

3.2泡沫混凝土在國內的研究現狀

我國對于泡沫混凝土的研究起步較晚，于20世紀50年代由前蘇聯開始傳入并得到發展的。中南大學王少武通過試驗對泡沫混凝土的抗壓強度等進行了一系列的研究，并得出了強度、導熱系數與其配合比三者之間的關系。中國建筑材料科學研究總院的張磊蕾通過試驗研究它的組成與熱力學性能和孔隙結構之間的關系，并得出了密度和導熱系數、抗壓強度之間的關系。呂正航從解決泡沫混凝土的低強、易裂、易塌陷、吸水性大、收縮性大等問題方面出發，研究了不同的外加劑對泡沫混凝土的影響。2008年《現澆泡沫輕質土技術規程》的頒布，將我國對于泡沫混凝土的應用推進了一大步。2011年超輕泡沫混凝土開始在我國產生，此后各種生產工藝設備在全國涌現出來。

4泡沫混凝土存在問題及對策

市場上發泡劑良莠不齊，沒有統一的標準。國家應多研發質量好適于生產的發泡劑，并盡快制定泡沫混凝土發泡劑使用方面的標準規范。國內對于泡沫混凝土的研究大都集中在泡沫混凝土的抗壓強度、密度等方面，還應多進行對于泡沫混凝土收縮性能、吸水性、塌陷性和耐久性的研究，使泡沫混凝土的研究走向全面成熟。市場上的生產機械、生產廠家眾多，卻沒有統一標準。我國應盡快研發標準化自動化的生產設備，并對一些不合格的企業進行整頓。我國泡沫混凝土的研究生產與國外相比，規模較小、水平不高，所以我國還應加強泡沫混凝土及其制品的技術革新。

5結語

泡沫混凝土以其優異的環保性能和經濟性在全球范圍內廣受歡迎。在大力倡導生態節能、資源綜合利用的現階段，泡沫混凝土以其優良性能較好的綜合效益前景十分廣闊，是一種值得推廣的綠色材料。endprint